Концентратор лучистой энергии Советский патент 1993 года по МПК F24J2/10 

Изобретение относится к гелиотехнике, быть использовано для утилизации солнечной или другой лучистой энергии в устройствах с теплоносителем, преобразователями световой энергии в электрическую и т.п., передающими запасенную ими энергию потребителю.

Целью изобретения является повышение КПД концентратора до максимально возможных теоретически значений при возможности наращивания снимаемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что зеркальный отражатель концентратора лучистой энергии в виде тела вращения составлен из п секций, внутренний диаметр каждой последующей секции совпадает с внешним диаметром предыдущей, а разность этих диаметров для р-й секции равна 2гр 2 ( Vp - Vp - 1 )Г1 ( Где п - радиус фокального кольца первой секции, 1 р п. п 2, фокусное расстояние fp параболы, образующей р-ю секцию равно 0,5гр, места стыка секций и фокальные кольца расположены в плоскости, перпендикулярной оси симметрии, а система накопления и съема энергии, например,разомкнутые кольцевые трубки с теплоносителем, подключены к одному общему накопителю и составляют единую энергосистему. Число секций может быть увеличено по потребности.

со

О

ND Ю 1 Ю

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого концентратора в двух проекциях - спереди и в любом центральном сечении.

Поверхность зеркального отражателя концентратора образована рядом стыкующихся друг с другом по линиям разъема DDi, GGi и т,д. секций, отмеченных на чертеже цифрами. 1, 2 и 3. В показанном на чертеже примере п 3. Каждая секция представляет собой тело вращения вокруг оси симметрии А отрезка параболы, соответственно АСД - для секции 1, DEG - для секции 2 и GTN - для секции 3.

Внутренний диаметр каждой последующей секции, например DD секции 2, совпадает с внешним диаметром .предыдущей, например, секции 1 и т.д. Разность внешнего и внутреннего диаметров р-й секции взята равной 2гр 2 С/р -Vp - 1 )п, где п - радиус фокального кольца OiOi первой секции; 1 р п, п 2. Например, при р 2 2Г2 GA - DA 2( 2- 1)п 0,818,. .п; при р 3 2 гз 0,636...м и т.д. Фокусное расстояние fp, равное длине отрезка СОг для первой секции, Е02 - для-второй и ТОз

- для третьей взято равным . Геометрическое место стыков секций между собой - точки N, G, D, A, D1 ., G1 и N1 и фокусы парабол - точки Oi, Оа и Оз - лежат в плоскости Nisi , перпендикулярной оси симметрии А. Накопители энергии, например, разомкнутая кольцевая трубка для каждой . секции, а именно BiBi для первой секции, 6282 - для второй и ВзВз - для третьей, автономны для каждой секции. Обозначение Вр характеризует место ввода теплоносителя, а Вр - место для его отвода, При этом отвод теплоносителя от трубок в местах Bi , Вг и Вз производится через один общий ствол к единой тепловой магистрали.

Концентратор работает следующим образом. . .

Секция 1 работает тождественно прототипу. Варьируя расстоянием п между фокальной осью образующей параболы АСД и осью симметрии А концентратора, диаметром трубки теплоносителя, проходящего че рез его сечение в точках Oi и См и скоростью протекания теплоносителя добиваются максимального КПД в первой секции. Этому оптимуму соответствует

л

отношение -г- 2п const.

LI

Для второй секции (р 2) Г2 (2 - 1)п 0,414..„п. При этом $2- Si. Если теплоноситель прогонять сквозь кольцевую трубку второй секции с увеличенной в отношении

П/Г2 раз по сравнению со скоростью в первой секции, то условие оптимума, соответст- вующее максимуму КПД сохранится. Аналогичная ситуация имеет место для любой последующей секции, так как геометрия концентратора выбрана из условия Sp Si const. Следовательно, условия нагрева теплоносителя для всех секций будут одинаковы и одинаковой окажется его температура во всех трубках Ор Ор , что позволяет соединить их в одну общую магистраль без потерь тепла. Добавляя новые секции, можно наращивать снимаемую с концентратора мощность. Для этого секции делают съемными,

Изобретение позволяет более эффективно использовать концентратор лучистой энергии с кольцевым теплоносителем или преобразователями световой энергии в

электрическую. Для пропорционального увеличения снимаемой мощности достаточно нарастить соответствующее число секций, оставляя существующее поворотное устройство и систему наведения. В случае

прототипа для увеличения мощности пришлось бы ставить рядом п однотипных концентраторов и соединять их между собой дополнительными длинными трубками для перекачки теплоносителя, что неизбежно ведет к потерям.

Формула изобретения Концентратор лучистой энергии, состоящий из зеркального отражателя в виде тела

вращения симметричного отрезка параболы вокруг оси симметрии, фокальная ось параболы параллельны оси симметрии конфокального параболе накопителя энергии кольцевой формы, отличающийс я тем, что, с целью повышения его КПД при возможности наращивания снимаемой мощности, зеркальный отражатель составлен из п секций, внутренний диаметр каждой последующей секции совпадает с внешним диа- метром предыдущей, а разность этих диаметров для р-й секции взята равной 2гр 2 ( vp-Vp -. 1 )п, где п - радиус фокального кольца первой секции, 1 р п, п 2, фокусное расстояние fp параболы, образующей поверхность р-й секции, равно Гр, геометрическое место стыков секций и фокусы парабол лежат в плоскости, перпендикулярной оси симметрии, а накопители энергии автономны для каждой секции и

имеют один общий отвод.